高中物理电学实验经典题型分析(27个例题).doc

教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段
课 题
电学实验经典题型分析

例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：
待测电阻Rx（约100 Ω）;
直流电流表（量程0~10 mA、内阻50 Ω）;
直流电压表（量程0~3 V、内阻5 kΩ）;
直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；
滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A）；
开关1个，导线若干.
根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.
图10-5
【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。
【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于Rx＜，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，Imin==24 mA＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.

【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小仍不能用限流接法。

例2、 在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值Rx，现有如下器材：
读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。
⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤。
【解本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标析】
⑵ 验电路如右图所示。
⑵①将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置。②将S2与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R1的值，则Rx＝R1。

例3、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；
电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；
电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；
滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；
单刀单掷开关K，导线若干。
测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。
【解析】如图所示

例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：
电流表A1（量程250mA,内阻r1为5Ω)；标准电流表A2（量程300mA,内阻r2约为5Ω）；
待测电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；
电源E（电动势约为10V，内阻r 约为1Ω）；单刀单掷开关S，导线若干。
⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.
⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1＝________。

【解析】
⑴实验电路图如图所示。

⑵两电流表A1、 A2的读数为I1、I2和电流表A1的内阻为r1，待测电阻R1的阻值的计算公式是：

例5有一电阻Rx，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：
安培表A1，量程为50mA，RA1=100Ω
安培表A2，量程为1A，RA2=20Ω
电压表V1，量程为5V，RV1=10kΩ
电压表V2，量程为15V， RV2=30kΩ
变阻器R1，变阻范围0～20Ω ，2A
变阻器R2，变阻范围0～1000Ω，1A
9V电源，电键，导线。
⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是： 。
⑵画出所用实验电路图。
【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由：得，。因为电阻可能为200Ω，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA，应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选A1。又因为,所以 。因为电阻可能为100Ω，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压，因此电压表应选V1。因为R1＜ R2,且2A＞35mA, 所以应选变阻器R1。因为R1＜Rx 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为<, 所以应选用外接电路。
⑵实验所用电路如图所示

例6（从下表中选取出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数据。
器材(代号)
规格
电流表（A1）
量程10mA，内阻r1待测（约40Ω）
电流表（A2）
量程500μA，内阻r2=750Ω
电压表（V）
量程10V，内阻r3=10kΩ
电阻（R1）
阻值约100Ω，作保护电阻用
滑动变阻器（R2）
总阻值约50Ω
电池（E）
电动势1.5V，内阻很小
电键（S）

导线若干

【解析】要测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但根据本题所提供的仪器，我们可以首先肯定，在本实验中不可能用到电压表，因为电源的电动势只有1.5V，而电压表的量程为10V，最多不到满偏的1/6，用它来读数误差太大，因此该实验能用到的电表只可能用两块电流表。
两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表A2的内阻r2已知，因此将两电流表并联，根据并联规律I1r1=I2r2可求出电流表A1的内阻r1=。
加在电流表两端的电压最大值Um=Imr2=0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有50Ω，如果将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏。如果仅仅将滑动变阻器接成分压，滑动变阻器可调节的范围很小，只有全长的1/4，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R1接在干路上用作限流，电路图如图所示。

mA
V

V
例7 （2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表 的内阻。给定的器材有：待测电压表 （量程2V，内阻约4kΩ），电流表 量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。
⑴试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）
⑵电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV =_________。

R1
S
E
V

mA
【解析】⑴实验电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻＝2000Ω，电压表读数
U＝·R＝×2000＝1.92＞1V，电流表读数I＝＝＝0.00096A＝0.96mA＞0.6mA，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故选R1。
⑵电路接通后，通过R1的电流I1＝，则通过电压表的电流为I2＝I－I1＝I－，所以电压表的内阻RV＝＝
【备考提示】本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。
【变式题】
A1
例8（2006年全国Ⅱ）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V～4V。
A2
V
现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表 （量程4.5V，内阻约为4×104Ω），电流表 （量程250mA，内阻约为2Ω），电流表 （量程500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干。
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，下面两个电路应该选用的是 。

A2
【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V～4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.4A，因此电流表应该选用 。在伏安法测量过程中，由于
临界电阻大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。

例9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
（a） 电流表（量程0.6A、3A）；
（b） 电压表（量程3V、15V）
（c） 定值电阻（阻值1、额定功率5W）
（d） 定值电阻（阻值10，额定功率10W）
（e） 滑动变阻器（阴值范围0--10、额定电流2A）
（f） 滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）
那么
（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择 的定值电阻，R应选择阻值范围是 的滑动变阻器。
（2） 引起该实验系统误差的主要原因是 。
【解析】（1）3，0.6，1，0～10。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。
由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测最大阻值10Ω）
E．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω） F．定值电阻R1=100Ω
G．定值电阻R2=500Ω H．定值电阻R3=1.5kΩ
开关、导线。
由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。
①为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选 ，定值电阻应选用 。（填写定值电阻前的序号）
②若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1′，电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为r= ，电动势测量值为E= 。
【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应选用的序号为G的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D；
②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有 ，
解之，得，

【例11】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程=0.6A,内阻）和若干导线。
①请根据测定电动势E内电阻的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值,
读处与对应的电流表的示数I,并作记录
当电阻箱的阻值时，
其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时。首先计算出每个电流值I 的倒数;再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了（）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。
③在图6上把描绘出的坐标点练成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个
电池的电动势E= V,内电阻

解析：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I（R+r+rg），解得：，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。
答案：① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）

【例12】某同学为了较精确的测量一阻值约为20Ω的电阻Rx的阻值.
①在以下备选器材中电流表应选__________,电压表应选_______,变阻器应选_________.（只填写器材对应的字母代号）
电源E（电动势3 V、内阻可忽略不计）
电流表A1（量程50 mA，内阻约12Ω）
电流表 A2（量程3 A， 内阻约0.12 Ω）
电压表V1（量程3 V，内阻约3 kΩ）

电压表V2（量程15 V，内阻约15 kΩ）
滑动变阻器R1（0～10 Ω，允许最大电流2.0 A）
滑动变阻器R2（0～1000 Ω，允许最大电流0.5 A）
定值电阻R（30Ω，允许最大电流1.0A）
开关及导线若干
②请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。
③若某次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式为Rx＝________________。
【解析】测量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表显然应选量程为3 V 的V1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流，显然超过了电流表A1 50 mA的量程，但电流表 A2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R（30Ω）与待测电阻Rx相串联，此时电路中的最大电流，利用电流表A1 测量电流即可。由于要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻器使用电阻较小的R1。最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻，则应该利用电流表的外接法。由此得到实验电路图如图所示，当电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式.

【例13】现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）按要求在实物图上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E= ，式中各直接测得量的意义是： .

【解析】根据提供的器材，可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，用欧姆定律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为10.0mA，干电池的电动势约为1.5V，如果把定值电阻R1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为180，回路中电流约为1.5V /180=8.3mA，而如果把定值电阻R2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，，则回路中总电阻约为130，回路中电流约为
1.5V /130=11.5mA，
显然，该电流已超过电流表的量程。考虑到实验的可行性，此时用定值电阻R2与R1串联即可，故有如下解答：
（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。(连线如图)

（2）设I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流，则有
，
R
A
R滑
G
解之，可解得干电池电动势为：.
【例14】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：
A．待测干电池 B．电流表G（0~3mA，内电阻r1=20Ω）
C．电流表A（0~0.6A，内电阻r2=0.20）D．滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）
E．滑动变阻器乙（最大阻值100Ω） F．定值电阻R1=100Ω
G．定值电阻R2=500Ω H．定值电阻R3=1.5kΩ
开关、导线。
由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。
①为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选 ，定值电阻应选用 。（填写定值电阻前的序号）
②若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1′，电流表A的示数为I2′。则可知此电源的内电阻测量值为r= ，电动势测量值为E= 。
【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应选用的序号为G的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D；
②在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有 ，
解之，得， .

【例15】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0-10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.
（2）在右图中画出小灯泡的U-I曲线.

（3）某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？
【解析】（1）为了作出小灯泡的U-I曲线，必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采用电流表的外接法，实验电路图见下图.
（2）小灯泡的U-I曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。
（3）作出图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦.

【例16】在"测定金属的电阻率"的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l=0. 810 m．金属丝的电阻大约为4Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：
A．直流电源：电动势约4.5 V，内阻很小；
B.电流表A1：量程0～0.6 A，内阻0. 125Ω;
C．电流表A2：量程0～3. 0 A，内阻0. 025Ω;
D．电压表V：量程0～3 V，内阻3 kΩ;
E.滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；
F.滑动变阻器R2：最大阻值50Ω;
G．开关、导线等．
在可供选择的器材中，应该选用的电流表是 ，应该选用的滑动变阻器是 。
(3)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图．
(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4. 1Ω，则这种金属材料的电阻率为 Ω·m.（保留二位有效数字）
【解析】(1)从螺旋测微器主尺读出0.5 mm，再从游尺读出，故金属丝的直径为0.522mm.
( 2)电路中的最大电流，显然超过了电流表A1 0.6 A的量程，但电流表 A2的量程又太大，故电流表应该选用A1，由于滑动变阻器R1最大阻值为10Ω，比被测电阻丝的电阻大，且容易调整，所以采用限流电路即可。
由于此时电路的临界电阻，故电流表采用外解法.
(3）实验电路如图所示
(4)利用电阻定律，则1.1×10-6Ω·m.

【例17】在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测的干电池（电动势约为1.5V内电阻小于1.0Ω)
B．电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10Ω)
C．电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)
D．滑动变阻器R1(0～20Ω,10 A) E.滑动变阻器R2(0～200Ω,l A)
F．定值电阻R0 (990Ω) G．开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图所示中甲的（a)、(b)两个参考实验电路，其中合理的是 图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选 （填写器材前的字母代号）．
(2)图乙为该同学根据（1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1—I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得被测电池的电动势E= V，内阻r= Ω。

【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表，由于题中只给了两个电流表，故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990Ω，则电流表G与之串联较好，所以合理的是b图所示的电路，滑动变阻应选D；
根据全电路欧姆定律容易得到 ，即
由I1—I2图线可以看出，图线与纵轴的交点为1.48，即，故电动势E=1.48V；又因为图线的斜率，即，故.

图10-3

【例18如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E,内阻不计.
（1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？
（2）当K闭合，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？
（3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间
长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？
【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键
【解析】（1）若K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故≤U1≤E
（2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0≤U1≤E
3）U1=IR并，R并=,I= 得：U1=
【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同

【例19】用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω,额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）;电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）;电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ）;滑动变阻器R0（0~50 Ω）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.
为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.
【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法
【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为
U=V≈2.2 V,I=A=0.45 A.
则电流表应选A1，电压表应选V1.
又因=24.5 Ω＞Rx，则电流表必须外接.
图10-4
因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin==0.11 A＜I额，因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路如图10-4所示.

【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。

【例20】用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx（约100 Ω）;直流电流表（量程0~10 mA、内阻50 Ω）;直流电压表（量程0~3 V、内阻5 kΩ）;直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.

【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。
图10-5
【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于Rx＜，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，Imin==24 mA＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.

【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。

【例21】 图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下：
图10-7
（1）待测电阻Rx（约100Ω）
（2）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）
（3）直流毫安表（量程0~10mA，内阻50Ω）
（4）直流电压表（量程0~3V，内阻5KΩ）
（5）滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A）
（6）电键一个，导线若干条
根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。并用“↓”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处的正确位置。
【审题】本题不要求选择仪器，只是对已有的仪器进行电路的选择合成，从一定程度上降低了难度，由已知条件，待测电阻与电压表阻值相差较多，滑动变阻器阻值相对较小。
图10-8
【解析】因滑动变阻器阻值小于待测电阻Rx的阻值，所以滑动变阻器应选用分压接法；待测电阻与电表相比，Rx的阻值和电压表的阻值相差较多，所以应选用安培表外接电路，实物连接如图10-8所示。滑动变阻器分压接法时，在闭合电键前，变阻器的滑动触点应置于使负载电压为零处，如图箭头所示。
【总结】（1）设计测量电阻的电路必须考虑两个方面，首先要确定滑动变阻器是分压电路还是限流电路，再考虑是安培表外接电路还是安培表内接电路。
（2）连接实物图时，应该先干路，再支路。滑动变阻器分压接法是要注意电键能控制全电路电流，即断开电键后，电路中无电学仪器仍处于通电状态，电键对支路不起作用是滑动变阻器分压接法时经常出现的错误。

【例22】某电压表的内阻在20～50KΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:
待测电压表V(量程3V)，电流表A1(量程200μA)，电流表A2(量程5mA)，电流表A3(量程0.6A)，滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)，电源E(电源电压为4V)，开关S.
(1)所提供的电流表中应选用 (填字母代号).
图10-9
(2)为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图10-9方框中画出符合要求的实验电路(其中电源和开关及连线已画出).
【审题】测量电压表的内阻，从已知条件看，需测量通过电压表的电流，因此，需估算通过电压表的最大电流来判断所用电流表的量程。同时，滑动变阻器的全阻值远小于电压表内阻，控制电路应采用分压接法。

【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积，估算电路中的最大电流为

所以应选电流表A1，与电压表串联在电路中.
滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路，一则它对电路的调控作用很不明显，二则是待测电压表分得的最小电压约为
E 图10-10

大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻器应作为分压器接在电路中，就不会出现上述问题，电路如图10-10所示.
【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值，以此确定选用略大于且量程最小的电表。

图10-11
【例23】有一改装的电流表A1需要与一标准电流表A2进行校对，采用如图所示10-11的电路，其中E为电源，R0为一限流电阻，R为一可变电阻，S为电键，限流电阻能够限制电路中的最大电流，使之不超出电流表的量程过多，从而对电流表起保护作用。实验中已有的器材及其规格如下：
蓄电池E（电动势6v，内阻约为0.3Ω），
改装电流表A1（量程0~0.6A, 内阻约为0.1Ω）
标准电流表A2 ( 量程0~0.6A~3A, 内阻不超过0.04Ω）
实验中备有的电阻器规格如下：
A．固定电阻（阻值8Ω，额定电流2A）
B．固定电阻（阻值15Ω，额定电流2A）
C．滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流2A）
D，滑动变阻器（阻值范围0~200Ω，额定电流2A）
已知两个表的刻度盘上都将量程均匀分为6大格，要求从0.1A起对每条刻线一一进行核对，为此，从备用的电阻器中，R0应选用 ，R应选用 。（用字母代号填写）
【审题】本题中给出了固定限流电阻的选择，首先要明确其作用，实验要求电流范围在0.1~0.6A之间，即电路中仅有限流电阻时的电流要略大于0.6A，同时要配合滑动变阻器，保证电路中的最小电流不超过0.1A。
【解析】已知改装表量程为0~0.6A，要求从0.1A起对每条刻线进行核对，所以，电路中最大电流不能小于0.6A，最小电流不能大于0.1A。电源电动势为6v，根据欧姆定律，电路中最小总电阻不能大于10Ω，电路中除固定电阻和滑动变阻器外，其它电阻总阻值等于0.44Ω，所以固定电阻R0应选用A（8Ω）；又因最大总电阻不能小于60Ω，滑动变阻器应选用D（200Ω）。
【总结】（1）要正确理解限流电阻的限流作用—-使电路中的电流不超过电流表的量程过多，应理解为：在保证电流表能达到满量程的条件下，通过电流表的电流不过大。所以限流电阻的阻值不能大于使电流表达到满偏时的阻值。
（2）注意区分限流电阻与滑动变阻器的作用，限流电阻的作用是使电路中的电流不要过小（不小于0.6A），而滑动变阻器的作用是使电路中的电流要达到足够小（不大于0.1A）。

【例24】用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：
　　A、待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W）
　　B、电流表A1（0~0.6A，内阻0.2Ω）
　　C、电流表A2（0~3A，内阻0.05Ω）
　　D、电压表V1（0~3V，内阻3KΩ）
　　E、电压表V2（0~15V，内阻15KΩ）
　　F、滑动变阻器R0（0~50Ω）
　　G、蓄电池（电动势为6V）
　　H、电键、导线
　　为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择________，并画出实验电路图。
【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知，可估算通过电阻的电流及其两端电压，是选择电流表、电压表量程的关键，另外，电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。
图10-12
【解析】1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为

　　则电流表选用A1，电压表选用V1

　　2、确定电流表的内、外接法
　　计算临界电阻 ，RX先考虑变阻器的限流接法。
　　限流接法：RX上限流取值范围为：
　　最小：
　　最大：I额=0.45A
　那么，滑动变阻器的阻值（滑动头移动时）不得小于 。RX的电压变化范围为0.55V～2.25V，安全可行。
　　若采用变阻器的分压接法，因R0>RX，会操作不方便，因此应选择变阻器的限流接法。电路如图10-12所示。
【总结】本题需要选择电流表、电压表量程以及测量电路和控制电路，解题时为避免混乱，可分步选择，将题目分解，既明确，又不易遗漏。

【例25】 测量某电阻Rx的阻值.已知Rx约为5Ω左右.下表给出可供选择器材.请画出你所设计的实验原理图（至少3种），并标明所选器材的规格或代号.
备注：另有导线若干，各器材数目均只一个

【审题】该题要求至少应用3种设计方案，需要熟练掌握测电阻的原理和方法，列出所有的测电阻的基本方法，看题目中给出的仪器是否适合，灵活利用、变通，充分发挥题目中所给仪器的作用。
【解析】
图10-16
方案一：应用伏-安法测电阻，见图10-16.
选R2，还是选R1，就是出于对实验安全方面的考虑.R2与G表，可改装成3V左右的电压表；R1与G表，只能改装成0.3V左右电压表，这样小的电压表既不能安全实验，也不能进行精确测量.
　　电流表外接而不内接，是出于对实验结果精确程度的考虑.因为改装后的电压表内阻远大于Rx，这样测量系统误差较小.选A1表，而不选A2表是出于精确读数的考虑.A1、A2诚然都能满足安全的要求，但小量程表读数相对误差要小得多，显然这是精确原则的应用.
图10-17
　　R3作为控制线路的主元件，其控制电压方便与否，与R3、Rx值相对大小有关.当两电阻相近时，为了线路简单、经济，控制电路适宜用限流接法，这主要是出于实验操作是否方便的考虑.
　　方案二：应用全电路欧姆定律测电阻.见图10-17.
　　原理：令Rx短路，调R1，测得I1后，由全电路欧姆定律得
E=I1（r+R1+0+RA）接着去掉短路线，可得I2，同理得
E=I2（r+R1+Rx+RA）可求Rx.
图10-18
　　 讨论：用R1为何不用R2？显然是考虑了测量方便问题，是方便原则的应用.因为R1调节时能用到0.1Ω变化，对电流调整是有利的.图2设计较图1，主要是考虑了节省器材原则，这也可以说是经济原则的应用.
　　方案三：欧姆表原理测电阻，见图10-18.
　　原理：先让ab短路，调R1使A1满偏，此时内阻为5Ω.去掉短路线，接通S，测得I，则依据欧姆表原理，RX值为（E/I -5）Ω
　　讨论：用A1不用A2或G，主要是考虑了测量结果的精确问题.若用A2改装为欧姆表，其中值电阻为1Ω；若用G改装为欧姆表，其中值电阻为10kΩ，与待测电阻比较，测量误差太大.欧姆表特点是当测量值在其中值电阻附近时，其读数（或测量结果）比较准确.这是精确原则的应用.且整个方案三操作上是很方便的.

【总结】本题处理过程相对复杂，但只要遵循前面所提出的各种选择方法，题目也就迎刃而解了，因此说，基础知识是关键，复杂题目只是基础知识的合成。

【例26】一电阻额定功率为0.01 W，阻值不详.用欧姆表粗测其阻值约为40 kΩ.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件，较精确地测定其阻值.
①电流表，量程0～300 μA，内阻150 Ω；
②电流表，量程0～1000 μA，内阻45 Ω；
③电压表，量程0～3 V，内阻6 kΩ；
④电压表，量程0～15